入门
封装进化史:一场“引脚不够用”的战争
从 DIP 到芯粒,封装六十年的根本矛盾只有一个:连接数越来越多,芯片四条边的周长排不下。
历史脉络
封装进化史:一场“引脚不够用”的战争
芯片越来越强,需要的连接越来越多,封装就被迫一次次改变形状。
1960sDIP 双列直插
两排长腿插进电路板的孔里。最多几十个脚。
1980sQFP 四方扁平
贴片时代。四边都伸出“鸥翼”形的腿,贴在板子表面。
约 1990BGA 球栅阵列
腿搬到底面,变成一整片锡球。
1990s 末QFN 无引脚
腿缩进肚子底下,几乎不占额外面积。
1990s–2000sCSP / WLCSP
封装几乎和裸片一样大,甚至直接在晶圆上长锡球。
2000s–2010sSiP 系统级封装
一个封装里放多颗芯片和元件,组成完整系统。
2010s–今2.5D / 3D · 芯粒
多颗芯片像乐高一样拼接、堆叠。
根本矛盾:边长 vs 面积
DIP 和 QFP 的引脚都只能排在封装四周的边上。芯片越来越复杂,需要的连接(行业叫 I/O)也越来越多。可是引脚之间的距离不能无限缩小,太密了焊接时会连在一起短路。
于是只剩一条路:把封装做大,让四条边变长。这很快就不行了。数学上,边长只随尺寸“线性”增长,而面积是“平方”增长。如果把引脚铺满整个底面,同样尺寸能放的连接数会多得多。拖动下面的滑块试试。
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四周排脚(QFP,间距 0.5 mm)边长—
底面铺球(BGA,间距 0.8 mm)边长—
占地面积相差—
这个矛盾催生了两条路线:
路线 A(QFN):引脚不多的芯片,不需要“铺满底面”,但希望更小、更便宜、散热更好。那就把伸出来的腿砍掉,藏到肚子底下。
路线 B(BGA):引脚很多的芯片,四周已经排不下了,干脆把整个底面都用上。
再往后,连一颗芯片都装不下一个系统了,就出现了路线 C(SiP):把多颗芯片装进同一个封装。